Wat is Humanin? Structuur, cytoprotectief werkingsmechanisme en onderzoeksoverzicht

Humanin is een peptide van 24 aminozuren dat in het mitochondriale genoom is gecodeerd — specifiek in het MT-RNR2-gen, het gebied van het 16S-ribosomaal RNA — en het was het allereerste van mitochondriën afgeleide peptide dat werd geïdentificeerd. Het is niet via een databasezoektocht gevonden. Het werd in 2001 ontdekt in een cDNA-bibliotheek die was gemaakt van de occipitale cortex van een brein met de ziekte van Alzheimer, gekozen omdat de neuronen in dat gebied hadden overleefd, en het werd geïsoleerd door te screenen op factoren die cellen beschermden tegen toxiciteit van amyloïd-bèta. Die ontdekkingsroute verklaart waarom de literatuur over humanin is ingekaderd rond cytoprotectie en niet rond metabolisme.

Peptide Medix EU levert Humanin als gevriesdroogd poeder in flacons van 5 mg en 10 mg binnen het assortiment mitochondriale peptiden.

Wat is Humanin?

Humanin behoort tot een kleine familie van van mitochondriën afgeleide peptiden: korte open leesramen binnen de ribosomaal-RNA-genen van het mitochondriale ringvormige genoom van 16,5 kilobase, waarvan de producten in weefsel en plasma aantoonbaar zijn. De sequentie is Met-Ala-Pro-Arg-Gly-Phe-Ser-Cys-Leu-Leu-Leu-Leu-Thr-Ser-Glu-Ile-Asp-Leu-Pro-Val-Lys-Arg-Arg-Ala, met CAS-nummer 330936-69-1, molecuulformule C119H204N34O32S2 en molecuulgewicht 2.687,27 g/mol.

Drie residuen in die sequentie bepalen hoe het materiaal zich in het laboratorium gedraagt. De reeks van vier opeenvolgende leucines op posities 9 tot 12 vormt een sterk hydrofoob segment dat de oplosbaarheid in water beperkt en aggregatie bevordert. Het cysteïne op positie 8 draagt een vrije thiolgroep, die intermoleculaire disulfidebruggen kan vormen en bij staan dimeren kan opleveren. En het N-terminale methionine is gevoelig voor oxidatie. Niets hiervan maakt het peptide moeilijk hanteerbaar, maar het betekent wel dat de hantering zwaarder weegt dan bij een doorsnee kort peptide.

Oorsprong en structuur

De identificatie door de groep van Nishimoto in Tokio maakte gebruik van een functionele screening: transfecteer een cDNA-bibliotheek in cellen die worden blootgesteld aan een genproduct van familiaire ziekte van Alzheimer, en zoek vervolgens de klonen die overleven. De overlevende kloon codeerde voor humanin. Omdat het open leesraam in het mitochondriale DNA ligt, kan humanin op mitochondriale ribosomen worden vertaald met de mitochondriale genetische code, en er is ook een nucleair gecodeerde variant beschreven die in het cytosol wordt vertaald — de twee verschillen op één positie, en de literatuur vermeldt niet altijd expliciet welke variant in een bepaalde studie is gebruikt.

Analogen met een gewijzigde sequentie komen in de hele literatuur voor en zijn vaak wat een artikel feitelijk heeft onderzocht. Het bekendste is HNG, waarin serine 14 is vervangen door glycine; van dit analoog is gerapporteerd dat het in beschermingsassays ordes van grootte krachtiger is dan de oorspronkelijke sequentie. Een homoloog bij knaagdieren, rattin, is langer dan het humane peptide. Wie de literatuur over humanin zorgvuldig leest, controleert welk molecuul in de methodesectie staat.

Hoe Humanin vermoedelijk werkt

Er worden twee mechanistische routes gerapporteerd, en ongebruikelijk voor een peptide van deze omvang werken ze aan tegenovergestelde zijden van het celmembraan.

De extracellulaire route verloopt via een receptorcomplex. Er is gerapporteerd dat humanin bindt aan een trimere receptor bestaande uit de ciliaire neurotrofe-factorreceptor, WSX-1 en gp130, die signaleert via de JAK/STAT3-route. Ander werk rapporteerde binding aan formylpeptidereceptor-achtig 1 (FPR2), een G-eiwitgekoppelde receptor die ook door amyloïd-bèta wordt aangesproken — een plausibele route voor competitieve interferentie aan die receptor.

De intracellulaire route is eiwit-eiwitinteractie. Er is gerapporteerd dat humanin aan Bax bindt en de translocatie ervan van het cytosol naar het mitochondriale buitenmembraan blokkeert, de beslissende stap in intrinsieke apoptose; soortgelijke interacties zijn beschreven met Bid en met IGF-bindend eiwit 3. Deze tak vereist dat het peptide zich in de cel bevindt, wat de hydrofobe kern plausibel mogelijk maakt.

Beide routes komen uit op hetzelfde gerapporteerde resultaat — verminderde apoptotische signalering onder stress — en daarom wordt humanin in de literatuur als cytoprotectief omschreven en niet als metabool of trofisch. Welke tak in een bepaald model overheerst, is onopgehelderd, en één definitief mechanisme voor humanin noemen zou de gepubliceerde gegevens overdrijven.

Wat het onderzoek heeft bestudeerd

Overleving van neuronen en amyloïdmodellen

De oorspronkelijke literatuur, en nog steeds de omvangrijkste, bestudeert de bescherming van gekweekte neuronen tegen toxiciteit van amyloïd-bèta en tegen genproducten van familiaire ziekte van Alzheimer, en strekt zich uit tot knaagdiermodellen van geheugenstoornissen waarin het peptide of HNG centraal werd toegediend. Het gaat om werk met cellen en dieren.

Metabole en insulinestudies

Onderzoek bij knaagdieren heeft de glucoseverwerking en insulinegevoeligheid bestudeerd, met gerapporteerde effecten op hypothalame signalering en hepatische glucoseproductie. Ook is in humane observationele studies gerapporteerd dat circulerend humanin correleert met maten voor insulinegevoeligheid.

Veroudering en cohorten met een lange levensduur

Er is gerapporteerd dat plasmahumanin bij mensen en bij verschillende diersoorten met de leeftijd afneemt, en dat het hoger is in sommige langlevende cohorten en bij de nakomelingen van honderdjarigen. Het gaat om associatiegegevens.

Cardiovasculaire en endotheelmodellen

Studies in modellen voor ischemie-reperfusie, atherosclerose en endotheelcellen rapporteerden verminderde apoptotische markers en behouden functie, in lijn met de cytoprotectieve invalshoek.

Wat niet is vastgesteld

Er zijn geen gecontroleerde studies bij mensen met toegediend humanin en er is geen goedgekeurd product. Veel van de sterkste gepubliceerde gegevens zijn verkregen met HNG in plaats van met de natieve sequentie, wat een reëel voorbehoud is bij de interpretatie van resultaten voor het oorspronkelijke peptide. Achtergrond over de familie vindt u in humanin en de familie van van mitochondriën afgeleide peptiden, en de directe vergelijking in humanin versus MOTS-c.

Reconstitutie en opslag in laboratoriumcontext

Humanin is het minst eenvoudig op te lossen peptide in dit assortiment, en de leucinereeks is daarvan de oorzaak. Bacteriostatisch of steriel water is het gebruikelijke oplosmiddel, en het product kan voorzichtig opwarmen en wachttijd vereisen; sommige gepubliceerde protocollen lossen het peptide eerst op in een klein volume DMSO en verdunnen daarna in waterige buffer. Het oplosmiddel wordt langs de wand van de flacon toegevoegd, en de flacon wordt gezwenkt en weggezet in plaats van geschud — het schudden van een hydrofoob peptide bevordert juist de aggregatie die men wil vermijden. Een oplossing die troebel blijft, is niet volledig opgelost en mag niet worden verondersteld de nominale concentratie te hebben.

De berekening is een laboratoriumberekening: een flacon van 10 mg aangevuld met 2 mL verdunningsmiddel geeft 5 mg/mL, oftewel 5.000 mcg/mL, zodat 0,1 mL — de markering van 10 eenheden op een U-100-spuit — 500 mcg bevat. Bij 2.687,27 g/mol komt 1 mg overeen met ongeveer 0,37 µmol. Methodologische details staan in onze reconstitutiegids.

Gevriesdroogde flacons worden bewaard bij −20 °C, verzegeld en beschermd tegen licht en vocht. Gereconstitueerd materiaal wordt gedurende het studievenster bewaard bij 2–8 °C of in aliquots verdeeld en ingevroren; door de vrije thiolgroep van het cysteïne is dimeervorming bij staan een reële mogelijkheid, zodat vers bereide oplossing de voorkeur verdient boven lang bewaarde stock. De bredere praktijk staat in hoe bewaart u peptiden.

Zuiverheid, COA en hoe u dit leest

De identiteitscontrole is een massaspectrometrieresultaat dat overeenkomt met 2.687,27 g/mol. Bij deze sequentie is het specifiek de moeite waard naar twee satellietmassa's te kijken. Een piek bij +16 Da wijst op oxidatie van het N-terminale methionine. Een piek bij ongeveer tweemaal de oudermassa, min 2 Da, wijst op een via disulfide gekoppeld dimeer dat is gevormd via het cysteïne op positie 8 — een species die zich in een assay anders gedraagt en die een zuiverheidspercentage alleen niet signaleert als deze co-elueert. Op het HPLC-spoor geeft een hydrofoob 24-meer een bredere piek dan een klein polair peptide, zodat de piekvorm moet worden beoordeeld tegen die verwachting en niet tegen een ideaal chromatogram. Onze gids voor het lezen van een peptide-analysecertificaat behandelt de overige onderdelen.

Regelgevende status

Humanin heeft nergens een handelsvergunning als geneesmiddel, geen referentieproduct en geen goedgekeurde productinformatie, en het is geen voedingssupplement. Er bestaat in geen enkele vorm een goedgekeurde toepassing voor.

Verwante peptiden en verder lezen

Het andere mitochondriaal gecodeerde peptide dat breed in onderzoek wordt gebruikt, is MOTS-c, uit het 12S-rRNA-gebied, waarvan het gerapporteerde mechanisme metabool is en niet cytoprotectief. SS-31 (Elamipretide) is helemaal niet mitochondriaal gecodeerd, maar een ontworpen tetrapeptide dat zich ophoopt aan het binnenmembraan. Bredere oriëntatie vindt u in ons onderzoeksoverzicht over peptiden voor energie en mitochondriën.